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第五章数控机床的驱动系统与检测技术
5.3交流主轴驱动与变频调速系统
本1数控机床对主轴控制的要求
节
2感应电动机V/f控制变频调速
目
录感应电动机矢量控制调速
3
主轴驱动系统简介
数控机床主轴驱动系统是主运动的动力装置
部分。主轴驱动系统提供的动力通过传动机构转
变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削
速度,再配合进给运动,就可以加工出理想的零
件。它是零件加工的成型运动装置之一,它的精
度对零件的加工精度有较大的影响。因此,在数
控机床中,主轴驱动系统是很重要的一部分。
3
数控机床对主轴控制的要求
1、主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率,因此,要
求其输出功率大。
2、需完成主轴调速,以适应不同材料的刀具对不同材料工
件的切削要求,要求有较宽的调速范围,调速范围一般要求达
到1:100以上,以保证加工时选用合理的切削用量,获得最佳
的生产率、加工精度和表面质量;并希望能够无级调速,以简
化主轴箱设计
4
数控机床对主轴控制的要求
3、当要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功能时,
对主轴也提出了相应的位置控制要求。但对位置的控制精度相
对进给伺服驱动要求较低。
4、由于在金属切削加工工艺中,一般在精加工时小吃刀量,
高转速;粗加工时大吃刀量,低转速;具有恒功率的特性。这
就要求主轴系统具有较宽的恒功率调速范围,才能满足负载特
性的需要。
5
数控机床对主轴控制的要求
5、要求主轴在正、反、停等过程中可进行自动加减
速控制,并且加减速时间短,反应快速。
6、在车削中心上,要求主轴具有旋转进给(C轴)控制
功能。
6
交流主轴驱动感应电动机
•主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流
主轴传动。随着微处理器技术和大功率晶体管技术的发
展,现在又进入了交流主轴伺服系统的时代。
•交流异步伺服通过在三相异步电动机的定子绕组中
产生幅值、频率可变的正弦电流,该正弦电流产生的旋
转磁场与电动机转子所产生的感应电流相互作用,产生
电磁转矩,从而实现电动机的旋转。
7
感应电动机的调速
感应电动机有两种常用的调速方法:V/f控制变频调
速和矢量控制调速。这两种调速方法,V/f控制变频
调速控制简单,通用性强,经济性好,控制精度不
高,响应较慢,用于速度精度要求不十分严格或负
载变动较小的场合。矢量控制调速的控制精度高,
响应快,能保证电机输出恒转矩特性。
感应电动机V/f控制变频调速—调速原理
1、额定频率以下的调速
据交流异步电动机磁场转速表达式n=60,调频可调速。
据交流异步电动机电动势电压平衡方程==4.44∅,
11
当在额定频率以下调速时,频率下降,若不变,则∅增大;
1
而在电机设计制造时,磁路磁通设计已接近饱和,∅增大必
然使磁路饱和,励磁电流剧增,使电机无法正常工作。为此
在调节中应使∅保持不变,保持1ൗ=常数。因此额定频率
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